JP2000025492A - 自動車駆動列の運転状態の検出方法および装置 - Google Patents

自動車駆動列の運転状態の検出方法および装置

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ロベルト・エンターマン
Martin Dr Streib
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車駆動列の運転状態を確実に検出するた
めの方法および装置を提供する。 【解決手段】 車両駆動列の運転状態の検出において、
開いた駆動列または閉じた駆動列が機関回転速度の車両
速度に対する比に基づきおよびこの比の時間的変化に基
づいて決定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車駆動列の運転
状態の検出方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車の制御において特に自動車の機関
の制御において、力伝達結合が存在するか否かという自
動車駆動列の運転状態がしばしば注目される。これは特
に手動変速機を有する車両において当てはまる。従来技
術から、クラッチの運転状態および／または変速機位置
の測定のために機械式スイッチ要素が使用される解決策
が既知である（例えばドイツ特許第３４２６６９７号、
米国特許第４１２０３７３号参照）。クラッチスイッチ
は、クラッチペダルの操作点においてクラッチがその位
置で滑りなしに閉じる切換斜面を有するべきである。し
かしながら、この切換点は公差およびクラッチの摩耗に
基づき正確に設定することはできない。クラッチペダル
を軽く操作したときに、スイッチが既に開いたクラッチ
を信号で指示しているにもかかわらずクラッチがまだ力
伝達結合をなして閉じられている状態があり得ることが
わかっている。同様に、逆にスイッチが既に閉じたクラ
ッチを指示しているにもかかわらずクラッチがまだ開い
ているかまたは滑りをなしていることがあり得る。これ
により、クラッチスイッチ信号またはそれから導かれた
力伝達結合信号の関数として作動する自動車の制御機能
が不利な影響を受けることになる。
【０００３】このような機能は、例えばアイドリング制
御、走行速度制御または負荷切換機能である。負荷切換
機能は、内燃機関の惰行運転から牽引運転への移行にお
いて駆動列内の振動を防止する機能である。このため
に、特殊実施形態において、ドライバの希望信号がフィ
ルタリングされる（ドイツ特許公開第４３２１３３３号
参照）。このような機能において、クラッチ状態ないし
駆動列内の力伝達結合に関する情報は特に重要である。
その理由は、駆動列が閉じているときは車両の衝撃を防
止するために振動を回避するようにトルク変化希望が制
限されるかないしフィルタリングされるからである。こ
れとは逆に、クラッチが開いているときすなわち駆動列
が開いているとき、例えば発進時において機関の回転速
度を迅速に十分に上昇させるために、または全負荷から
高速ギヤへの切換過程においてクラッチを開くときに機
関が過大な回転をするのを防止するために、トルク変化
希望がきわめて迅速に形成されるべきである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】駆動列の運転状態を確
実に検出するための方法および装置を提供することが本
発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、自動車駆動
列の運転状態が力伝達結合が存在するか否かを表わし、
前記駆動列がクラッチおよび変速機を備え、前記駆動列
内の力伝達結合が存在するか否かが特定され、前記駆動
列の運転状態の関数として自動車の駆動ユニットが制御
される自動車駆動列の運転状態の検出方法において、前
記運転状態が、機関回転速度Ｎと車両速度Ｖとの比ＮＶ
およびこの比の時間的変化により決定されることを特徴
とする本発明の自動車駆動列の運転状態の検出方法によ
り解決される。
【０００６】上記課題はまた、自動車駆動列の運転状態
の検出装置であって、運転状態が力伝達結合が存在する
か否かを表わし、前記駆動列がクラッチおよび変速機を
備え、前記検出装置が電子式制御ユニットを備え、前記
制御ユニットが少なくとも力伝達結合信号に基づき自動
車の駆動ユニットを制御する自動車駆動列の運転状態の
検出装置において、前記制御ユニットが、前記運転状態
を、回転速度Ｎの走行速度Ｖに対する比ＮＶに基づきか
つこの比の時間的変化に基づいて決定する手段を有する
ことを特徴とする本発明の自動車駆動列の運転状態の検
出装置により解決される。
【０００７】力伝達結合が存在するか否かという駆動列
の運転状態に関する情報が自動車の駆動ユニットの回転
速度（機関回転速度）の走行速度（変速機出力回転速
度）に対する比から導かれることは特に有利である。こ
の情報は、機械式スイッチ特にクラッチスイッチの公差
範囲とは無関係である。
【０００８】さらに、以下に記載の解決策により、クラ
ッチスイッチとは異なり、クラッチの運転状態のみでな
く全体駆動列内の力伝達結合が決定され、これが特に負
荷切換機能に対してきわめて重要である。
【０００９】駆動列の運転状態の検出のために記載の方
法が、運転状態に関する第２の情報の形成のための機械
式クラッチスイッチの診断にも使用されることは有利で
ある。スイッチ信号との比較により、投入されたギヤ位
置において機械式クラッチスイッチのそれぞれの公差範
囲が検出される。このとき、不十分な公差範囲におい
て、以下に記載の方法に切り換えられることは特に有利
である。
【００１０】機械式クラッチスイッチに補足して上記の
方法を使用することは特に有利である。論理結合の範囲
内で両方の運転状態情報が相互に結合され、この場合、
両方の運転状態信号の１つが閉じたクラッチを推測させ
たときに情報「閉じたクラッチないし力伝達結合」が存
在し、一方、両方の情報が開いたクラッチを推測させた
ときに情報「開いたクラッチないし非力伝達結合」が存
在することは有利である。上記の負荷切換機能と結合さ
れたときにこれは特に有利である。その理由は、両方の
運転状態情報の１つが閉じたクラッチないし閉じた駆動
列を示したときに各場合ごとにフィルタリングが行われ
るからである。この方法は、ペダルを操作した後にクラ
ッチスイッチがその状態をきわめて迅速に変化したとき
に有利である。クラッチスイッチがその状態をきわめて
ゆっくり変化した場合、逆の方法を選択することが望ま
しく、すなわち両方の運転状態信号が閉じたクラッチを
推測させたときに情報「閉じたクラッチないし力伝達結
合」が存在し、一方、両方の情報信号の１つまたは両方
が開いたクラッチを推測させたときに情報「開いたクラ
ッチないし非力伝達結合」が存在する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態により詳細に説明する。図１に駆動ユニット１２特に
内燃機関を制御するための電子式制御ユニット１０が示
されている。駆動列１４は、駆動ユニット１２のほか
に、クランク軸１６、ドライバにより操作可能なクラッ
チ１８、変速機入力軸２０、切換可能な変速機２２なら
びに変速機被駆動軸２４を含む。駆動ユニット１２によ
り発生されたトルクは、これらの軸、クラッチおよび変
速機により、図示されていない車両の駆動車輪に伝達さ
れる。クランク軸１６の回転速度したがって駆動ユニッ
ト１２の回転速度は測定装置２６により測定され、測定
装置２６は対応信号Ｎをライン２８を介して制御ユニッ
ト１０に供給する。同様に、好ましい実施形態において
は、回転速度センサ３０から変速機被駆動軸２４の回転
速度がライン３２を介して制御ユニット１０に供給され
る。この場合、変速機被駆動軸２４の回転速度は車両の
走行速度を表わす。他の実施形態においては、走行速度
は例えば車輪回転速度を測定する他のセンサの信号から
導かれる。クラッチ１８は、ドライバがクラッチペダル
３６を操作することにより機械式結合３４を介して開閉
させることができる。さらに、ある実施形態においては
クラッチスイッチ３８が設けられ、このクラッチスイッ
チ３８はクラッチそれ自身にまたはペダルに装着しても
よく、そしてクラッチスイッチ３８はクラッチが閉じた
ときに対応切換信号をライン４０を介して制御ユニット
１０に伝送する。他の実施形態においては、このクラッ
チスイッチ３８が設けられず、クラッチ状態の検出はの
ちに詳細に説明する方法のみにより行われる。上記の入
力変数のほかに、制御ユニット１０に入力ライン４２を
介してドライバにより操作可能な加速ペダル４４の操作
に対する尺度が供給され、そしてライン４６ないし５０
を介して測定装置５２ないし５６から、例えば上記の車
輪回転速度、機関温度等のような車両または駆動ユニッ
トのその他の運転変数が伝送される。制御ユニット１０
は、駆動ユニット１２の出力すなわちトルクを、例えば
空気供給量５８、燃料噴射量６０および／または点火角
６２を調節することにより制御する。
【００１２】加速ペダルの操作量から制御ユニット１０
においてドライバの希望特に目標トルクが導かれる。こ
の目標トルクからその時点の駆動ユニット１２の運転状
態を考慮して駆動ユニット１２のトルクを設定するため
の制御信号が決定され、この場合、内燃機関から出力さ
れるトルクが所定の目標トルクに近づけられる。操作信
号の計算において、制御ユニット１０により読み込まれ
た運転変数が使用される。制御ユニット１０は同様に負
荷切換機能を含み、この場合、加速ペダル位置から導か
れたドライバの希望はフィルタリングされる。このフィ
ルタリングは、駆動列が閉じすなわちクラッチが閉じか
つギヤが投入されて内燃機関の惰行運転から牽引運転へ
の移行が検出されたとき、または例えば加速ペダルの急
速リセットが存在するときに行われる。開いた駆動列例
えば開いたクラッチにおける運転状態においては、負荷
切換機能は作動しない。以下において、表現「閉じたク
ラッチおよび開いたクラッチ」は、表現「力伝達結合な
いし非力伝達結合」と同じ意味で使用される。
【００１３】駆動列の運転状態に関する情報は、機関回
転速度Ｎの車両速度Ｖに対する比ＮＶから形成すること
ができる。この情報は、場合により存在するクラッチス
イッチ３８の公差範囲とは無関係である。好ましい実施
形態においては、ギヤが投入されているときのクラッチ
の踏込みないしクラッチの再引離しの検出は、機関回転
速度の走行速度に対する比ならびにこの比の時間的変化
が使用されることにより行われる。閉じたクラッチから
開いたクラッチへの移行は、この比がそのときのギヤ位
置に対する公差範囲外にあるときまたは時間的変化の値
が所定のしきい値よりきわめて大きいときに検出され
る。同様に、開いたクラッチから閉じたクラッチへの移
行は、時間的変化の値がしきい値より小さくかつこの比
がギヤ位置の所定の公差範囲内に存在するときに検出さ
れる。
【００１４】機能性を改善するためにこのアルゴリズム
が確認される。計算が連続して複数回クラッチ状態に関
して同じ情報を与えたときにのみ状態切換が検出された
と推測される。
【００１５】比の勾配（時点的変化）は種々の時点にお
ける比の測定値から計算されかつ時定数でフィルタリン
グされる。再び閉じたクラッチを検出したとき、上記の
方法によりそれに続く運転状況が考慮される。 １）比ＮＶが所定のギヤ位置に対応するある値に収斂し
かつこのとき勾配が十分に小さい場合、まず閉じたクラ
ッチ結合過程が推測される。回転速度がその時点の実際
のクラッチ結合過程に基づいて下方からまたは上方から
ギヤ位置の同期回転速度に接近した場合、検出は正しか
ったことになる。 ２）ドライバがクラッチ結合過程の終了前に燃料吹込み
により回転速度をオーバーシュートするまで上昇させ、
この場合、偶然に低速ギヤ位置の同期比に対応する回転
速度値に到達した場合、決定は正しくなかったが、それ
に続いて回転速度が低下することにより自動的に再び訂
正される。 ３）クラッチを踏み込んだときドライバが燃料の吹込み
により回転速度をギヤ位置の同期比の範囲内に保持した
場合、これはそれ自身誤った決定であるので、この状態
の終了後に直ちに再び訂正される。 ４）ギヤが投入されていない場合、駆動列内に力伝達結
合（クラッチの摩擦結合）が存在しないのでクラッチ状
態の変化は特定されない。ドライバによりギヤが投入さ
れた場合、自動的にクラッチ状態の検出したがって力伝
達結合の検出が上記のように行われる。 ５）したがって、誤った決定による駆動ユニットの制御
への影響は懸念する必要はない。
【００１６】制御ユニット１０は少なくとも１つのマイ
クロコンピュータを含む。好ましい実施形態において
は、上記の方法はこのマイクロコンピュータの計算プロ
グラムとして実行される。図２にこのような計算プログ
ラムに対する一例を図示した流れ図が示されている。図
示のプログラムは所定の時間間隔（例えば数ミリ秒の間
隔）で実行される。
【００１７】第１のステップ１００において、回転速度
Ｎおよび車両速度Ｖが読み込まれ、そしてそれに続くス
テップ１０２において、回転速度Ｎおよび車両速度Ｖの
商として比ＮＶが形成される。それに続くステップ１０
４において、異なる時点におけるこの比の測定値に基づ
いて時間的変化（勾配）ｄＮＶ／ｄｔが形成される。そ
れに続いてステップ１０５において、力伝達結合情報Ｋ
ＵＰが値１を有しているか否か、すなわち閉じた駆動列
したがって力伝達結合を示しているか否かが検査され
る。これが肯定の場合、ステップ１０６において、この
比があるギヤ位置の公差範囲外に存在するか否か、また
は勾配の値が所定のしきい値Ａ０を超えているか否かが
検査される。その時点に測定された比の値が表に記憶さ
れている種々のギヤ位置に対する比の値と一致しなかっ
たときにこの比は公差範囲外に存在する。ステップ１０
６において問い合わされた条件が満たされている場合、
それに続くステップ１０８において、駆動列の開いた位
置から閉じた位置への移行に対する機能の確認の働きを
するカウンタＴｚｕが０にセットされ、一方、逆の過程
に対するカウンタＴａｕｆが１だけ上昇される。それに
続くステップ１１０において、カウンタ状態Ｔａｕｆが
最大値に到達したか否かが検査される。これが肯定の場
合、十分な信頼度で運転状態の切換が行われたことが推
測され、したがって力伝達結合情報ＫＵＰは値０をと
る。ステップ１１０においてカウンタ状態が最大値に到
達していない場合、その時点の状態情報は変化されな
い。ステップ１０６が、両方の条件を満たしていないこ
とを与えた場合、ステップ１１４において両方のカウン
タＴｚｕおよびＴａｕｆが値０にセットされる。回答が
否定の場合のステップ１１０の後、またはステップ１１
２の後、あるいはステップ１１４の後、プログラムは次
の時点に新たにステップ１００から実行される。
【００１８】状態情報が値１を有しないで値０を有する
ことをステップ１０５が与えた場合、同様にステップ１
１６において、比ＮＶがあるギヤ位置の公差範囲内に存
在するか否か、そしてこの比の勾配の値がしきい値Ａ１
を下回っているか否かが検査される。この比があるギヤ
位置の公差範囲内にあるか否かの検査はステップ１０６
の記載に対応して行われ、この場合、この比が表の値に
公差範囲内で一致するか否かが検査される。これが肯定
でありかつ勾配の値が所定の条件を満たしている場合、
ステップ１１８においてカウンタＴｚｕが１だけ上昇さ
れ、カウンタＴａｕｆが０にセットされる。それに続く
ステップ１２０において、カウンタＴｚｕがその最大値
に到達したか否かが検査される。これが肯定の場合、ス
テップ１２２により駆動列の運転状態の状態切換が推測
されかつ力伝達結合情報ＫＵＰが値１にセットされる。
ステップ１２０における否定の回答の場合、ステップ１
２２の後と同様にプログラムは次の時点において反復さ
れる。ステップ１１６が、条件の少なくとも１つが満た
されていないことを与えた場合、両方のカウンタＴｚｕ
およびＴａｕｆが値０にセットされ、そしてプログラム
は次の時点においてステップ１００から反復される。
【００１９】図３に力伝達結合情報を評価するためのプ
ログラムの一例が示されている。プログラム部分が所定
の時点にスタートした後、ステップ２００において力伝
達結合情報ＫＵＰが読み込まれる。それに続いてステッ
プ２０２において、この情報が値１を有しているか否
か、すなわち力伝達結合を示しているか否かが検査され
る。これが肯定の場合、ステップ２０４により負荷切換
機能が作動され、一方、ステップ２０２が否定回答の場
合、ステップ２０６により非作動に切り換えられる。そ
の後プログラムは次の時点に改めて実行される。
【００２０】他の実施形態においては、クラッチの開閉
の特定のために機械式スイッチ要素を使用する代わりに
クラッチストロークセンサが使用される。力伝達結合の
検出および／または上記の範囲内の診断のための方法に
おいて、それに対応してセンサのストローク信号が使用
される。
【００２１】クラッチスイッチ要素またはクラッチスト
ロークセンサの代わりとして上記の方法が使用される
が、その代替または補足として、上記の方法が診断のた
めにまたは追加クラッチ状態情報として使用される。診
断のために、スイッチ信号ないしストローク信号が、決
定された力伝達結合信号と比較され、そして許容できな
い偏差がある場合にエラー状態の可能性が特定される。
ある実施形態においては、検出の信頼度を改善するため
に、スイッチ要素ないしクラッチストロークセンサに基
づきまたは前記比に基づき閉じたクラッチを特定可能な
ときに力伝達結合が検出され、一方、スイッチ要素ない
しクラッチストロークセンサが開いたクラッチを示した
ときかつ前記比から開いたクラッチが導かれたときに開
いた駆動列が検出される。他の実施形態においては、ス
イッチ要素ないしクラッチストロークセンサに基づきか
つ前記比に基づき閉じたクラッチを特定可能なときに力
伝達結合が検出され、一方、クラッチストロークセンサ
ないしスイッチ要素が開いたクラッチを示したときにま
たは前記比から開いたクラッチが導かれたときに開いた
駆動列が検出される。
【００２２】ある実施形態においては、上記のように負
荷切換機能が力伝達結合の関数として作動または非作動
に切り換えられる。他の実施形態においては、負荷切換
機能のパラメータ例えば少なくとも１つのフィルタ定数
が力伝達結合の関数として切り換えられる。この場合、
力伝達結合のない状態においてはフィルタ作用の低減が
行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による運転状態の検出方法がその中で実
行される、車両を制御するための制御ユニットの全体ブ
ロック回路図である。
【図２】本発明による方法の実行を、制御ユニットに含
まれる計算要素のプログラムとして示した本発明による
方法の好ましい実施形態の流れ図である。
【図３】機関制御のための運転状態信号の評価の一例を
示した流れ図である。
【符号の説明】
１０ 電子式制御ユニット １２ 駆動ユニット（内燃機関） １４ 駆動列 １６ クランク軸 １８ クラッチ ２０ 変速機入力軸 ２２ 変速機 ２４ 変速機被駆動軸 ２６ 測定装置（機関回転速度） ３０ 回転速度センサ ３４ 機械式結合 ３６ クラッチペダル ３８ クラッチスイッチ ４４ 加速ペダル ５２，５６ 測定装置（車輪回転速度、機関温度等）
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） (72)発明者 マルティーン・シュトライブ ドイツ連邦共和国 71665 ヴァイヒンゲ ン，ホーヘンツォレルン・シュトラーセ 13

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車駆動列の運転状態が力伝達結合が
    存在するか否かを表わし、前記駆動列がクラッチ（１
    ８）および変速機（２２）を備え、前記駆動列内の力伝
    達結合が存在するか否かが特定され、前記駆動列の運転
    状態の関数として自動車の駆動ユニット（１２）が制御
    される自動車駆動列の運転状態の検出方法において、 前記運転状態が、機関回転速度Ｎと車両速度Ｖとの比Ｎ
    Ｖおよびこの比の時間的変化により決定されることを特
    徴とする自動車駆動列の運転状態の検出方法。
  2. 【請求項２】 力伝達結合が検出されているときに負荷
    切換機能が実行され、一方、力伝達結合が検出されてい
    ないときに負荷切換機能は非作動とされることと、また
    は負荷切換機能のパラメータが検出された力伝達結合の
    関数として修正されることと、を特徴とする請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 前記比が投入ギヤ位置に対する公差範囲
    外に存在するか、または前記比の変化が所定のしきい値
    より大きいときには力伝達結合が検出されないことを特
    徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記比が投入ギヤ位置に対する所定公差
    範囲内にありかつ前記比の変化が所定のしきい値を下回
    るときに力伝達結合が検出されることを特徴とする請求
    項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 運転状態の決定が複数回連続して同じ結
    果を与えたときに運転状態の切換が推測されることを特
    徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 クラッチ運転状態情報の発生のために機
    械式スイッチ要素またはクラッチストロークセンサが設
    けられ、この場合、診断のために、スイッチ信号ないし
    ストローク信号が決定された力伝達結合信号と比較され
    ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 クラッチ状態の決定のために機械式スイ
    ッチ要素またはクラッチストロークセンサが設けられ、
    この場合、前記スイッチ要素ないしクラッチストローク
    センサに基づきまたは前記比に基づいて閉じたクラッチ
    ないし力伝達結合を特定可能なときに当該閉じたクラッ
    チないし力伝達結合が検出され、一方、前記スイッチ要
    素ないしクラッチストロークセンサが開いたクラッチな
    いし開いた駆動列を示したときおよび前記比から開いた
    クラッチないし開いた駆動列が導かれたときに当該開い
    たクラッチないし開いた駆動列が検出されることを特徴
    とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 クラッチ状態の決定のために機械式スイ
    ッチ要素またはクラッチストロークセンサが設けられ、
    この場合、前記スイッチ要素ないしクラッチストローク
    センサに基づきおよび前記比に基づいて閉じたクラッチ
    ないし力伝達結合を特定可能なときに当該閉じたクラッ
    チないし力伝達結合が検出され、一方、前記クラッチス
    トロークセンサないしスイッチ要素が開いたクラッチな
    いし開いた駆動列を示したときまたは前記比から開いた
    クラッチないし開いた駆動列が導かれたときに当該開い
    たクラッチないし開いた駆動列が検出されることを特徴
    とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 自動車駆動列の運転状態の検出装置であ
    って、運転状態が力伝達結合が存在するか否かを表わ
    し、前記駆動列がクラッチ（１８）および変速機（２
    ２）を備え、前記検出装置が電子式制御ユニット（１
    ０）を備え、前記制御ユニット（１０）が少なくとも力
    伝達結合信号に基づき自動車の駆動ユニット（１２）を
    制御する自動車駆動列の運転状態の検出装置において、 前記制御ユニット（１０）が、前記運転状態を、回転速
    度Ｎの走行速度Ｖに対する比ＮＶに基づきかつこの比の
    時間的変化に基づいて決定する手段を有することを特徴
    とする自動車駆動列の運転状態の検出装置。
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